Определение сигналов, пропорциональных составляющим угла рассогласования, производят с помощью генератора опорных напряжений (ГОН)> и фазового детектора (ФД).

Фазовый детектор является составным Элементом многих! типов коордш1а-торов. В общем случае он представляет собой шестиполюсник, на один из входов которого подают входной сигнал = {/* sin (at -Ь Ф) - напряжение рассо-

П1 Ка

Рис. 5.14. Схемы фазовых детекторов:

а - балансный; б - коммутаторный с симметричным входом; в - коммутаторный с несимметричным входом; е - кольцевой

гласоваиия, а на другой вход - опорное напряжение L = {/* sin со?, от которого производится отсчет фазы; с выхода ФД снимается напряжение t/фд, величина и полярность которого определяются амплитудой и фазой входного сигнала. Наиболее распространены в ИК технике балансные, коммутаторные и кольцевые-фазовые детекторы.

Балансный ФД (рис. 5.14, а) состоит из двух встречно включенных амплитудных детекторов, на которые подают суммарные и разностные напряжения, образованные сигналами и t/j,. На рис. 5.14, а изображена схема-одного канала; схема другого канала идентична, но отличается тем, что опорное напряжение сдвинуто по фазе на 90° относительно опорного напряжения в первом канале. Отсюда следует, что ГОН в координаторах с амплитудио-

фазовой модуляцией должен вырабатывать два напряжения, сдвинутых по фазе на 90°.

При синусоидальной форме сигнала рассогласования и опорных напряжений постоянные составляющие напряжений на выходе ФД

{/фд;=2йфд{/ 1С08Ф;

1/фД2 = 2йфд1/ 18тФ,

(5.3)

где йфд и 0,8 - 0,9 - постоянный коэффициент; - максимальное значение напряжения t/j на вторичной обмотке трансформатора Тр1. Формулы (5.3)

выведены при условии t/[ < Va Vai ц^ ГДР - максимальное

J[~ ~Т| [~ значение напряжения на вто-

ричной обмотке трансформатора Тр2.

Балансные ФД выполняют симметричными, поэтому = = .Ra = -R; Ci = = С. По своим инерционным свойствам они эквивалентны апериодическому звену с постоянной времени Т = RC. Стремление улучшить сглаживание выходного напряжения выбором большего значения RC может привести к излишнему увеличению инерционности фазового детектора.

В коммутаторных ФД управление работой электронных ламп, входящих в схему, производится с помощью опорного сигнала, имеющего форму прямоугольных импульсов. На рис. 5.14, б показана принципиальная электрическая схема коммутаторного фазового детектора с симметричным вводом для одного канала управления-. Напряжение рассогласования подают на управляющие сетки ламп Л1 и Л2; к анодам ламп подводят напряжение от ГОН, предварительно преобразованное в импульсы прямоугольной формы. Нагрузочные резисторы зашунтированные конденсаторами С^, находятся в цепях катодов ламп. Величину опорного напряжения выбирают такой, что при положительной полуволне триоды открыты, а при отрицательной - закрыты.

Временные диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу схемы, изображены на рис. 5.15. Диаграмма на рис. 5.15, а - для случая, когда сдвиг фаз между напряжением рассогласования и опорным напряжением равен нулю (Ф = 0), на рис. 5.15, б -Ф = я/2.

Выходные напряжения двухканального ФД определяются зависимостями:

1/фд = %д1г/трС08Ф;

где кфд - коэффициент передачи, зависящий от параметров элементов схемы ФД и от величины опорного напряжения; t/p - максимальное напряжение рассогласования.

Рис.-5.15. Временные диаграммы напряжений и токов коммутаторного фазового детектора; <J - Ф = 0; б-Ф = ]с/2

-при отсутствии сигнала рассогласования напряжения иа сетках ламп Л1 и Л2 равны нулю, и анодный ток каждой половины этих ламп имеет вид прямоугольных импульсов с амплитудой 1. Падения напряжений на нагрузочных резисторах равны между собой, а результирующие выходные напряжения фазового детектора равны нулю.

Основными недостатками рассмотренной схемы коммутаторного фазового детектора являются нестабильность балансировки схемы, обусловленная изменениями параметров ламп и питающих напряжений, а также нестабильность и асимметрия рабочих характеристик, вызываемая неидентичностью и нестабильностью характеристик ламп.

Этих недостатков в значительной степени лишена схема фазового детектора с несимметричным входом (рис. 5.14, в). Сигнал рассогласования подается на управляющую сетку пентода, в анодной цепи которого находится коммутируемый двойной триод. Коммутация осуществляется с помощью опорного напряжения, поступающего на управляющие сетки триода через трансформатор. Благодаря большой амплитуде опорного напряжения и наличию ограничивающих резисторов R лампы практически мгновенно открываются и закрываются. Выходное напряжение снимается с цепи RC.

Эта схема отличается стабильной нулевой точкой; кроме того, асимметрия характеристик левой и правой половин триода не сказывается на работе схемы.

Коммутаторный фазовый детектор можно рассматривать как апериодическое звено с постоянными времени Т = RC для схемы на рис. 5.14, б и Т = RC - для схемы на рис. 5.14, в. Схема с пентодом и несимметричным входом обеспечивает относительно высокую точность измерения фазы (=s 0,5°), но громоздка и нуждается в сложных источниках питания.

Кольцевой ФД (рис. 5.14, г) получил широкое распространение благодаря простоте конструкции, высокой стабильности и возможности заземления любой точки во входных и выходных цепях. Работу схемы рассмотрим в предположении, что фазы напряжения рассогласования и опорного напряжения

совпадают илн сдвинуты на 180°, мгновенные значения Ui меньше мгновенных значений t/j и сопротивления плеч кольца равны.

Если t/p = О, опорное напряжение в течение одного полупериода создает ток в цепи 5-3-2-/-б, а в течение другого полупериода - в цепи 6-1-4-3-5. Ток через нагрузочный резистор и выходное напряжение детектора t/фд равны нулю.

При наличии напряжения рассогласования ток, обусловленный этим напряжением, в течение одного полупериода проходит по цепи 8-10-11-6- 1-4-7 и создает на резисторе падение напряжения t/фд, пропорциональное и . В этот полупериод рабочей частью вторичной обмотки трансформатора Tpi является ее нижняя половина; верхняя половина не работает, так как первый возможный пууь токопрохождения замкнут вентилем Д1, а второй - встречно включенным напряжением U, которое по условию больше f/i; следовательно, по цепи 9-2-1-4-7 ток не проходит.

Во второй полупериод рабочей частью вторичной обмотки трансформатора Тр1 будет верхняя ее половина, но направление тока, проходящего по резистору /-д, не изменится. При изменении фазы напряжения рассогласования на 180° изменится направление тока через нагрузочный резистор г^, в результате чего полярность напряжения t/фд станет противоположной.

В общем случае постоянные составляющие выходных напряжений двух-канального кольцевого детектора

ФД1 = созФ;

2йфд{/г . -ФД2 - --- sm Ф,